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這個漢代黑科技 難倒了英國皇家學會 成高科技檢測

見日之光,天下大明。

這句話是雕刻在古代銅鏡上的常見銘文。

把鏡子反轉過來,這句銘文就會展現在眼前,這似乎沒什麼奇怪的。可是,如果是鏡面上反射出了這句話,你會是什麼反應呢?

這件事讓古人和近代科學家們驚呆了,因為眾所周知,金屬和玻璃不一樣,是不透光的。

這種能夠反射背面圖案的銅鏡就叫做透光鏡,在古代也叫幻鏡。古中國、古埃及和古印度河谷在公元前2900年就開始製作銅鏡。後來製作銅鏡的技藝傳到了朝鮮半島和日本。銅鏡並不少見,但是透光鏡卻是其中的異類。

隋唐時一個叫王度的人寫了一本小說,叫做《古鏡記》,裏面就記載了在特定角度的光線照射下,鏡子顯現出隱藏圖案的情形。不過,透光鏡的製作工藝失傳已久,因此後來宋代的沈括、清代的鄭復元等人都曾嘗試解釋透光鏡的原理。

11世紀時,宋代科學家沈括在《夢溪筆談》卷19中里記錄了他家3面當作傳家寶的透光鏡,並對它的原理進行了一番探索。他認為鏡面上有細小的紋路,這其實和真相已經非常接近了。

1844年,法國第25任總理,天文學家 François Arago將透光鏡拿給了法國科學院的科學家看,當時的文件中記錄了這個奇妙的東方神秘物體。

1878年,兩個英國工程師 W. E. Ayrton和 John Perry把透光鏡從日本帶到了英國,呈給了英國皇家學會。當時英國皇家學會的科學家們也搞不明白透光鏡的原理。

別說古人和外國人了,近代我國的科學家也曾一度對透光鏡的原理一籌莫展。

上面提到的這面能夠反射背面文字的西漢的見日之光銅鏡,目前收藏於上海博物館。

見日之光銅鏡

@上海博物館

1961年7月,周恩來到上海博物館視察時,看到了這面見日之光銅鏡,特意詢問了它的原理。工作人員告訴他,這面透光鏡的原理還沒有被破解。周恩來說:「為什麼會透光,要研究。」

但當時中國的科學家們不知道,實際上在1932年,就已經有科學家搞清楚了它的原理。1915年的諾獎物理學獎獲得者,英國物理學家和數學家 Sir William Henry Bragg發現,雖然透光鏡的表面摸起來非常平滑,但實際上有一道道肉眼很難察覺的凹痕,而且這些凹痕和背面雕刻的圖案正好匹配。

後來,透光鏡的製作過程也被破解了。想要讓鏡面呈現出背部紋飾的曲率,關鍵在於打磨。

@山本合金製作所

由於張力的作用,在打磨的過程中,鏡子背面有凸起的紋飾比較厚,張力更大,所以鏡子正面相應的部位不容易凸起;而背面沒有凸起紋飾的地方張力更小,它們在鏡子正面的對應處容易向外凸起。

這樣在打磨後,鏡子正面實際上變成了背面的互補浮雕,也自然呈現出了紋路,只不過這種差異只有0.01毫米左右,肉眼看不見而已。這個細微的浮雕在明亮的平行光的照射下,就會彰顯隱藏的圖案。

@kyoto journal

雖然透光鏡的謎團已經被解答,但是它的故事遠遠沒有結束。透光鏡在三國時期傳到了日本,並成為日本歷史中的重要文物。

根據《三國志.魏書.烏丸鮮卑東夷傳》,公元3世紀時的魏國的曹叡(曹丕長子)送了好多銅鏡給倭女王卑彌呼,當作國禮。實際上,日本的三大國寶神器之一就是叫做八咫鏡的鏡子。

日本愛知縣出土的,倭女王卑彌呼的透光鏡三角綠神獸鏡的3D打印複製品

@京都國立博物館

而到了16世紀,在日本被叫做魔鏡的透光鏡則變成了信仰的載體。來自歐洲的傳教士在日本傳播天主教,使得當時的日本幕府大為不安,他們害怕民眾會因此不服從統治,因此禁止信奉天主教。

如果在公開場合表面自己是天主教徒,可能會被處決。教徒們為了互相識別,就製作了透光鏡。透光鏡在明亮的平行光的照射下,能夠顯示出背後的天主圖案。

@kyotojournal

現在不管是我國還是日本已經很少有人在從事透光鏡的製作了,日本只有一家製作透光鏡的家族企業,只剩下了最後傳人山本晃久。

山本晃久製作的魔鏡

不過,透光鏡的原理卻在現代科技中重新煥發了活力。

日本人(山下電裝株式會社)用魔鏡的原理髮明了檢測矽晶片背面光滑程度的魔鏡拓撲(Makyoh topology)技術,用透光鏡表面浮雕的原理反射拋光後的矽晶片的不平滑之處,亮點顯示的是凹面,暗點顯示的是凸面。魔鏡拓撲技術可以在10毫米的距離內檢測0.4微米的高度差別。

利用魔鏡拓撲,可以簡單地檢測矽晶片表面的波紋度:光潔的矽晶片(左)和不光潔的矽晶片(右)

@Deal, Bruce E., and C. Robert Helms, eds. The physics and chemistry of SiO2 and the Si-SiO2 interface. Springer Science& Business Media,2013.

這個方法,也成為矽晶片行業檢測表面缺陷的一個指標——波紋度(Waviness)的一大新興技術。

所以說只有至尊寶在透光鏡里看到了猴子,是因為其他人的打開方式不對?

責任編輯: 李華  來源:美圖君/把科學帶回家 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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